JP5141930B2

JP5141930B2 - 密封装置

Info

Publication number: JP5141930B2
Application number: JP2010507230A
Authority: JP
Inventors: 高行西垣
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2008-04-08
Filing date: 2009-04-06
Publication date: 2013-02-13
Anticipated expiration: 2029-04-06
Also published as: WO2009125734A1; CN101688611A; JPWO2009125734A1; US20100194054A1

Description

本発明は、回転体の外周を密封する密封装置において、特に、大気側にダストフィルタを備えたものに関する。

貨物自動車等のエンジンシールとして用いられる密封装置には、ダストフィルタを有するものが用いられている（例えば下記の特許文献参照）。

実開平５−９００４６号公報実公平８−３７５７号公報実開平５−１４７３９号公報

図５は、この種の従来の密封装置を、軸心を通る平面で切断して示す使用状態の半断面図である。図５に示される密封装置１００は、ハウジング２００に取り付けられるシール本体１１０と、ハウジング２００の内周に挿通された回転軸３００に取り付けられる金属製のスリンガ１２０とを備え、シール本体１１０が、ハウジング２００の内周面に圧入嵌着される金属製の取付環１１１と、この取付環１１１にゴム材料又はゴム状弾性を有する材料で一体的に成形されスリンガ１２０のフランジ１２１に摺動可能に密接されるシールリップ１１２と、このシールリップ１１２より大気Ａ側に設けられて内径部がスリンガ１２０のスリーブ１２２の外周面に大気Ａ側へ屈曲した状態で摺動可能に密接され合成樹脂繊維の不織布（ファブリック）からなるダストフィルタ１１３を備える。

シールリップ１１２は、その先端がスリンガ１２０のフランジ１２１と密接されることによって、機内Ｂ側の密封対象油が大気Ａ側へ漏洩するのを防止するものであり、スリンガ１２０は、そのフランジ１２１と接触する流体を遠心力によって外周側へ振り切る作用を有するので、シールリップ１１２との摺動部Ｓを内周側へ通過しようとする密封対象油に対して優れた密封機能を奏する。また、ダストフィルタ１１３は、前記振り切り作用によって低圧となるシールリップ１１２の内周空間Ｃへ、大気Ａ側からダストが侵入するのを阻止するものである。

ところで近年、自動車の燃費規制の観点から、この種の密封装置１００にも一層の摺動トルクの低減が求められている。そして、この種の密封装置１００で発生する摺動トルクのうち、１／３〜１／２程度はダストフィルタ１１３とスリンガ１２０のスリーブ１２２との摺動によるものであるため、摺動トルクの低減には、ダストフィルタ１１３を廃止した構造とするか、あるいはダストフィルタ１１３を薄肉とすることによって前記スリーブ１２２に対する緊迫力を小さくすることが考えられる。

しかしながら、ダストフィルタ１１３を廃止あるいは薄肉とした場合は、大気Ａ側のダストが、フランジ１２１の振り切り作用によって低圧となるシールリップ１１２の内周空間Ｃへ侵入してシールリップ１１２とスリンガ１２０のフランジ１２１との摺動部Ｓへ噛み込まれ、シールリップ１１２の耐久性の低下を来たすおそれがある。あるいはさらに、このダストがスリンガ１２０のフランジ１２１の振り切り作用によって、シールリップ１１２の内周空間Ｃから機内Ｂ側へ侵入するおそれがある。

また、図５に示される密封装置１００は、ハウジング２００及び回転軸３００への未装着状態において、スリーブ１２２におけるフランジ１２１と反対側の端部に形成された突条１２３がダストフィルタ１１３の内径部と掛合可能とすることによって、スリンガ１２０をシール本体１１０に対して抜け止め状態に仮組みしておくことができるようになっているが、ダストフィルタ１１３を廃止したり薄肉に形成したりすると、このような仮組みができなくなってしまう問題も指摘される。

本発明は、以上のような点に鑑みてなされたものであって、その技術的課題とするところは、ダストフィルタを備えた密封装置において、ダストフィルタによるダストシール性を確保した状態で、ダストフィルタ由来の摺動トルクを低減することにある。

上述した技術的課題を有効に解決するため、請求項１の発明に係る密封装置は、非回転のハウジングに取り付けられると共に回転側部材に摺動可能に密接されるシールリップと、このシールリップより大気側にあって内径部が前記回転側部材の外周面に摺動可能に密接されるダストフィルタを備え、前記ダストフィルタの内径部に複数の切欠が円周方向所定間隔で形成され、前記切欠における最深部の縁部が、前記回転側部材の外周面より小径であることにより、前記回転側部材の外周面に対する適当な締め代を有するものとする。

上記構成によれば、ダストフィルタの内径部に複数の切欠が円周方向所定間隔で形成されたことによって、回転側部材の外周面に対するダストフィルタの緊迫力が減少し、しかも切欠によって回転側部材の外周面に対するダストフィルタの摺動面積も小さくなるので、摺動トルクが低下する。また、切欠における最深部の縁部が、回転側部材の外周面に対する適当な締め代を有するので、切欠によって回転側部材の外周面との間に隙間を生じるようなことはなく、ダストフィルタを薄肉とするものでもないので、所要のダストシール性が確保される。

また、請求項２の発明に係る密封装置は、非回転のハウジングに取り付けられると共に回転側部材に摺動可能に密接されるシールリップと、このシールリップより大気側にあって内径部が前記回転側部材の外周面に摺動可能に密接されるダストフィルタを備え、前記ダストフィルタの内径部に複数のスリットが円周方向所定間隔で形成され、前記スリットにおける最深部の縁部が、前記回転側部材の外周面より小径であることにより、前記回転側部材の外周面に対する適当な締め代を有するものとする。

この構成でも、ダストフィルタの内径部に複数のスリットが円周方向所定間隔で形成されたことによって、回転側部材の外周面に対するダストフィルタの緊迫力が減少するので、摺動トルクが低下する。また、スリットにおける最深部の縁部が、回転側部材の外周面に対する適当な締め代を有するので、切欠によって回転側部材の外周面との間に隙間を生じるようなことはなく、ダストフィルタを薄肉とするものでもないので、所要のダストシール性が確保される。

本発明に係る密封装置によれば、ダストフィルタによるダストシール性が確保されるので、シール耐久性を犠牲にすることなくダストフィルタによる摺動トルクを低減することができる。

本発明の第一の形態に係る密封装置の使用状態を、軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。図１の密封装置の未装着状態を、軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。図１の密封装置に使用されるダストフィルタを、軸心の延長方向から見た図である。本発明の第二の形態に係る密封装置の使用状態を、軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。従来の密封装置を、軸心を通る平面で切断して示す使用状態の半断面図である。

以下、本発明に係る密封装置の好ましい実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の第一の形態に係る密封装置の使用状態を、軸心を通る平面で切断して示す半断面図、図２は、図１の密封装置の未装着状態を、軸心を通る平面で切断して示す半断面図、図３は、図１の密封装置に使用されるダストフィルタを、軸心の延長方向から見た図である。

図１において、参照符号２００は貨物自動車のエンジン等における非回転のハウジング、３００はハウジング２００の内周に挿通された回転軸である。本発明に係る密封装置は、ハウジング２００に取り付けられるシール本体１と、回転軸３００に取り付けられるスリンガ２とを備える。なお、スリンガ２は、請求項１に記載された回転側部材に相当するものである。

シール本体１は、ハウジング２００の内周面に圧入嵌着される取付環１１と、この取付環１１に一体成形されたシールリップ１２、ガスケット部１３、油戻し部１４及びこれらの間を連続して延びる弾性層１５と、シールリップ１２よりも大気Ａ側に位置して弾性層１５の内径部に取り付けられたダストフィルタ１６とを備える。

取付環１１は、鋼板等の金属板を打ち抜きプレス加工することによって製作されたものであって、ハウジング２００の内周面に圧入嵌合される外周嵌着部１１ａと、この外周嵌着部１１ａから大気Ａ側となる方向へ、やや小径となる段差をもって形成されたガスケット支持部１１ｂと、そこから内周側へ延びる径方向部１１ｃと、その内周から機内Ｂ側へ延びる円錐筒部１１ｄと、さらにその端部から内周側へ延びる内向き鍔部１１ｅとからなる。

シールリップ１２、ガスケット部１３、油戻し部１４及び弾性層１５は、ゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料からなるものであって、このうち弾性層１５は、取付環１１の外側面（大気Ａ側を向いた面）を被覆するように一体的に加硫接着され、シールリップ１２は、弾性層１５の内径部から、先端が外周側を向くようなテーパ状をなして機内Ｂ側へ延びている。また、ガスケット部１３は、取付環１１におけるガスケット支持部１１ｂの外周に位置して、弾性層１５の外径部に連続して形成されている。また、油戻し部１４は弾性層１５の内径部に形成され、先端がシールリップ１２側を向くような樋状をなしている。

ダストフィルタ１６は、合成樹脂繊維の不織布（ファブリック）からなるものであって、その外径部が、シールリップ１２より大気Ａ側、ひいては取付環１１の内向き鍔部１１ｅの外側に位置して弾性層１５に接合されている。

スリンガ２は、金属板を打ち抜きプレス加工することによって製作されたものであって、回転軸３００の外周面に密嵌されるスリーブ２１と、その機内Ｂ側の端部から円盤状に展開するフランジ２２と、前記スリーブ２１における大気Ａ側の端部に外径側へ屈曲形成された突条２３を有する。シール本体１のシールリップ１２は、このスリンガ２におけるフランジ２２の機内Ｂと反対側を向いた端面に、先端及びその近傍が摺動可能に密接されて摺動部Ｓを形成しており、ダストフィルタ１６は、内径部１６ａがスリンガ２におけるスリーブ２１の外周面に摺動可能に密接されている。

ダストフィルタ１６の内径部１６ａには、複数の切欠１６ｂが円周方向所定間隔で形成されている。そしてこのダストフィルタ１６は、図２及び図３に示される未装着状態では軸心と直交する平面をなしており、この状態では、各切欠１６ｂの最深部の内径φ１はダストフィルタ１６の内径φ２よりも大径であると共に、スリンガ２のスリーブ２１におけるダストフィルタ１６との摺動部の外径φ３より僅かに小径となっている。また、スリンガ２のスリーブ２１の端部に形成された突条２３の外径は、このスリンガ２を図２に太矢印で示されるように挿入するときに、ダストフィルタ１６の内径部１６ａを適当に押し開きながら通過することの可能な程度の大きさとなっている。

したがって、図２に示される分離状態からスリンガ２のスリーブ２１をシール本体１の内周へ挿入して行くことによって、図１に示されるように、ダストフィルタ１６の内径部１６ａは適当に押し広げられた状態で前記スリーブ２１の外周面に密接され、各切欠１６ｂの最深部の縁部１６ｃも、前記スリーブ２１の外周面に対して適当な締め代をもって密接されるようになっている。

以上の構成を備える密封装置は、図１に示されるように、シール本体１が、その取付環１１の外周嵌着部１１ａにおいてハウジング２００の内周面に圧入嵌着されると共に、ガスケット部１３において適当なつぶし代をもって密嵌され、シール本体１のシールリップ１２が、回転軸３００と一体的に回転するスリンガ２のフランジ２２と密接摺動することによって、機内（例えばエンジンのクランク室）Ｂ側から飛来する密封対象油が大気Ａ側へ漏洩するのを阻止するものである。そしてスリンガ２は、フランジ２２と接触する流体を遠心力によって外径方向へ振り切る作用を有するので、シールリップ１２との間の摺動部Ｓを内周側へ通過しようとする密封対象油に対して優れた密封機能を奏する。

また万一、密封対象油がシールリップ１２とスリンガ２のフランジ２２との摺動部Ｓを内周側へ僅かに通過した場合、この漏液は、シールリップ１２の上半部側では、そのテーパ状の表面１２ａを伝って下方へ流れ、樋状の油戻し部１４で受け止められる。そしてさらにこの漏液は、前記油戻し部１４内をその下半部側へ向けて流れ、シールリップ１２の下半部の表面１２ａを伝ってシールリップ１２の外径側（下方）へ流れ落ちるので、フランジ２２との摺動部Ｓから遠心力によって外径側へ振り切られ排除される。

ここで上述のように、スリンガ２のフランジ２２は、回転時の遠心力によって流体を摺動部Ｓから外径側へ排出する作用を有するため、シールリップ１２の内周空間Ｃに負圧が発生し、これによって大気Ａ側からダストが空気と共に前記内周空間Ｃへ流入しようとするが、このダストは、合成繊維の不織布からなるダストフィルタ１６によって捕捉されるので、前記内周空間Ｃへの侵入を阻止することができる。

また、ダストフィルタ１６の内径部１６ａは、複数の切欠１６ｂが円周方向所定間隔で形成されているので、スリンガ２のスリーブ２１の外周面に対する緊迫力が低く抑えられる。しかも切欠１６ｂによってスリーブ２１の外周面に対するダストフィルタ１６の摺動面積も小さくなる。したがって、ダストフィルタ１６の摺動トルクが低下し、ひいては密封装置全体としての摺動トルクが低下することになるので、燃費の改善に寄与することができる。

しかもダストフィルタ１６の内径部１６ａは、切欠１６ｂにおける最深部の縁部１６ｃも、スリンガ２のスリーブ２１の外周面に対して適当な締め代をもって密接されるため、切欠１６ｂによって前記スリーブ２１の外周面との間に隙間を生じるようなことはなく、低トルク化のためにダストフィルタ１６を薄肉とするものでもないので、所要のダストシール性が確保される。

また、図２に示される分離状態から、スリンガ２のスリーブ２１をシール本体１の内周へ挿入することによって、スリーブ２１の端部に形成された突条２３がダストフィルタ１６の内径部１６ａを適当に押し開きながらこの内径部１６ａをいったん通過した後は、前記突条２３とダストフィルタ１６の内径部１６ａが互いに掛合可能な状態で軸方向に対向するので、シール本体１とスリンガ２を抜け止め状態に仮組みしておくことができる。そして上述のように、本発明によれば低トルク化のためにダストフィルタ１６を薄肉とする必要がないので、スリーブ２１の外周面に適当な締め代をもって密接されたダストフィルタ１６の内径部１６ａによって突条２３との所要の掛合力を確保し、例えば仮組み状態での輸送過程でシール本体１とスリンガ２が分離してしまうのを防止することができる。

なお、上述の形態では、シールリップ１２及びダストフィルタ１６が回転側部材としてのスリンガ２に摺動可能に密接されるものとしたが、本発明は、シールリップ１２及びダストフィルタ１６が回転側部材としての回転軸３００の外周面に摺動可能に密接されるものについても適用することができ、シールリップ１２等の材質についても特に限定されない。

また、切欠１６ｂの形状も、図示のようなコ字形のほか、半円状、Ｕ字形、Ｖ字形、波状などが考えられ、特に限定されない。

図４は、本発明の第二の形態に係る密封装置の使用状態を、軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。

この第二の形態は、ダストフィルタ１６の内径部１６ａに、先に説明した第一の形態における複数の切欠１６ｂの代わりに、半径方向へ延びる複数のスリット１６ｄが円周方向所定間隔で形成されたものである。そしてこのダストフィルタ１６も、未装着状態では軸心と直交する平面をなしており、この状態では、各スリット１６ｄの最深部の内径φ１はダストフィルタ１６の内径φ２よりも大径であると共に、スリンガ２のスリーブ２１におけるダストフィルタ１６との摺動部の外径φ３（図２参照）より僅かに小径となっている。その他の構成は、先に説明した第一の形態と同様である。

したがってこの場合も、ダストフィルタ１６の内径部１６ａは適当に押し広げられた状態で図１に示されるスリーブ２１の外周面に密接され、各スリット１６ｄの最深部の縁部１６ｅも、前記スリーブ２１の外周面に対して適当な締め代をもって密接されることになるので、第一の形態と同様の効果を実現することができる。

１シール本体
１１取付環
１２シールリップ
１６ダストフィルタ
１６ａ内径部
１６ｂ切欠
１６ｃ，１６ｅ縁部
１６ｄスリット
２スリンガ（回転側部材）
２１スリーブ
２２フランジ
２００ハウジング
３００回転軸

Claims

非回転のハウジングに取り付けられると共に回転側部材に摺動可能に密接されるシールリップと、このシールリップより大気側にあって内径部が前記回転側部材の外周面に摺動可能に密接されるダストフィルタを備え、前記ダストフィルタの内径部に複数の切欠が円周方向所定間隔で形成され、前記切欠における最深部の縁部が、前記回転側部材の外周面より小径であることにより、前記回転側部材の外周面に対する適当な締め代を有することを特徴とする密封装置。
非回転のハウジングに取り付けられると共に回転側部材に摺動可能に密接されるシールリップと、このシールリップより大気側にあって内径部が前記回転側部材の外周面に摺動可能に密接されるダストフィルタを備え、前記ダストフィルタの内径部に複数のスリットが円周方向所定間隔で形成され、前記スリットにおける最深部の縁部が、前記回転側部材の外周面より小径であることにより、前記回転側部材の外周面に対する適当な締め代を有することを特徴とする密封装置。